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多注速调管作为一种新型的微波电真空器件，在我国经过二十余年的发展，技术已经逐步发展成熟，并得到广泛的应用。在新的应用需求、新的方法和新的制造工艺的推动下，原有产品的性能仍可以得到改善和提高，新的品种也可以不断得到开发和应用。 基于上述考虑，本论文结合中科院电子所计划开展的大功率宽带同轴腔多注速调管课题，对该管的总体设计和计算以及三维模拟方法开展了理论分析、计算模拟及测试的实验研究。论文的主要内容和创新点如下: (1)对峰值功率500kW，带宽300MHz，寿命3000小时的同轴腔多注速调管进行了总体设计和计算，获得计算结果如下:在300MHz的带宽内，输入功率为200W，获得了600kW～1000kW的峰值输出功率，效率大于40％，增益大于35dB，满足技术指标要求。同时还分析了进行电子光学及宽带输出电路三维计算所需要解决的关键技术问题。 (2)采用三维模拟软件研究了PRPM聚焦的多注电子光学系统。通过简化聚焦系统计算模型，巧妙设置计算区域及设定边界条件，解决了计算精度，计算速度与计算机内存有限之间的矛盾。研究了电子枪过渡区和磁场反转区中横向磁场对外层电子注的影响，为改进多注速调管电子光学系统的设计，提高多注速调管电子注通过率，提供了设计依据。 (3)开展了宽带输出电路的研究。提出了计算滤波器型输出回路输出间隙阻抗—频率特性的“传输法”和“探针法”等新的计算方法，解决了调试和测试滤波器型输出回路耗时和繁琐的问题。 (4)开发了利用CST微波工作室中“离散端口”及“参数优化”的功能，将输出间隙阻抗的优化转换为驻波比的优化，提出简洁的优化目标和优化参数，完成了滤波器型输出回路的三维自动优化设计。 (5)根据“通过法测试外观品质数”的理论，建立了有耗谐振腔的计算模型，利用CST微波工作室的“通用频域求解器”能够快速计算该谐振腔的谐振特性。解决了CST微波工作室“JDM”模块计算有耗问题，耗时、计算机内存有限以及计算异常终止等问题。